关于车辆工程中虚拟试验技术的应用

王家旗

摘要：本文主要针对车辆工程中虚拟试验技术展开研究，先分析其内涵，然后对车辆工程中虚拟试验技术的应用进行详细论述，主要包括车辆轮胎模型研究、车辆系统可靠性和耐久性的虚拟试验、动力学和操纵稳定性的虚拟试验、虚拟试验技术仿真的应用研究、车辆碰撞与安全分析，旨在充分发挥出虚拟试验技术的应用价值，不断提高车辆工程运行效率与质量。

关键词：车辆工程;虚拟试验技术;应用

现阶段，在科学技术不断发展过程中，硬件性能技术的精准性，对于虚拟试验技术的应用提出了明确的要求。在研究生产领域内，虚拟试验技术的应用，有助于有效开发研究产品，满足研究成本的节约化需求。与此同时，在车辆工程研发设计阶段，其耐久性试验在设计环节中占据着重要地位，不仅在产品质量检验方面发挥着重要的作用，而且还有助于产品优化设计水平的提升。在车辆工程中，针对于耐久性试验，使得室内道路模拟、外场的试验阶段得到了充分体现，但是在虚拟试验技术提出后，对于车辆工程耐久性试验更是提出了明确的要求。由此可见，在车辆工程中，虚拟试验技术的应用非常有必要。

一、车辆工程虚拟试验技术的内涵分析

对于虚拟试验技术来说，作为一大先进的计算机技术，科研人员在虚拟试验技术研究中，投入了较多的时间和精力，主要是指借助计算机平台，合理应用仿真技术，凭借传感器技术、并行技术等，成为新型科学技术之一。同时，基于本质视角，虚拟试验技术应通过计算机提供直观、形象的视听感受，使当前数值仿真技术应用中存在的漏洞得以突破，从而将真实化的环境提供给用户。在数据资源处理完成以后，可以为用户与图形的交流创造有利条件，也就是借助交互式形式，实现仿真性体验的提升。

二、车辆工程中虚拟试验技术的具体应用

（一）车辆轮胎模型研究

分析汽车主要的零件，轮胎不容忽视，这已经成为了车辆研究技术中的重中之重。对轮胎的性能进行分析，在动力性能、稳定性等方面得到了充分体现，这些性能均影响着汽车质量。针对于轮胎的生产过程，其复杂性特点显著，所以在车辆研究工程中，应深入分析和研究轮胎的参数测量和建模，但是基于现有的技术，其建模的精准性难以保证。同时针对于构建的轮胎模型，研究人员虽然对轮胎性能进行准确描述，但是轮胎的设计参数尚未涵盖在内。所以为了对轮胎的缺陷予以改进，虚拟试验技术得到了广泛应用，通过对轮胎运行原理進行分析，极大地促进了轮胎技术的发展。针对于虚拟技术，可以对虚拟环境进行模拟，对轮胎在不同环境下的运行数据进行测量，同时还可以对真实环境的汽车运行状况进行模拟，对轮胎在汽车不同环境下的实际参数进行测量。在我国轮胎虚拟试验中，通过数学参数的应用，以此来对轮胎在不同路况下的动力参数进行表示。同时我国研究人员不断融合研究新成果，从我国实际情况出发，使我国虚拟技术轮胎模型得到顺利构建。

（二）车辆系统可靠性和耐久性的虚拟试验

针对于虚拟技术，具有应用广泛性和经济性等优势，可以实现任何事物的模型试验，特别对于经济成本较高的事物，通过虚拟技术的应用，可以将经济成本控制在合理范围内。在虚拟环境中，数学的非线性有限模型具有较高的应用价值，确保测量和试验的真实性。非线性有限模型，可以对车辆在不同路况的疲劳数据进行准确分析。在该轮胎疲劳试验中【1】，路况数据、车辆数量数据、行驶的疲劳数据为重要的试验数据信息。通过数据分析可知，可以确保轮胎的疲劳参数的准确获取。如一辆车在不同的路况下，在对卡车的疲劳数据进行测试时，应将车辆加速、减速等操作涵盖在内，然后借助电脑进行反馈，满足形象性、直观性需求。现阶段，外国对于车辆可靠和耐久性的研究热情较高，投入的人力、物力、财力也比较多，从而取得了良好的实施效果。

（三）动力学和操纵稳定性的虚拟试验

现阶段，在车辆工程的动力学和操纵稳定性之间的虚拟试验分析过程中，ADMAS软件得到了广泛应用，可以将试验设计结果直观反映出来，但是针对于虚拟交互性场景，其缺陷不容忽视。在研究动力学和操纵稳定性方面，虚拟试验技术的应用价值凸显，如研究人员在分析试验设计结果时，应将不同受力情况下的胎痕变化涵盖在内，而且其展现形式应以试验图像方式为主。以某一知名汽车企业为例，在高透轿车研发设计过程中，积极运用虚拟试验技术，其中，要求各个设计人员将新车型和新零部件的设计方案进行出具，然后通过汽车汽车仿真器，为车辆工程仿真试验的开展提供一定的支撑，旨在确保新型汽车的动力特性评价、预测的准确无误。以我国某一工业大学为例，汽车动态仿真器实验室的构建，基于本质视角，属于汽车试验场的仿真器之一，分析其主要模块，主控制台、液压运动的装置、汽车驾驶模拟舱等发挥着重要的作用，不仅可以实现对生产条件的随意设置，而且还可以仿真车辆生产环境系统，保证系统准确表述驾驶员特征，将重复性体现出来，而且试验设计结果也具有较强的置信度和可比性。

（四）虚拟试验技术仿真的应用研究

针对于传统产品研发过程，其模型的构建和物理试验具有较强的独立性，换言之，就是在零件样机模型构建以后，积极开展物理试验，然后从试验设计过程出发，不断修改存有问题的样机。在汽车设计过程中，由于对每个零部件的要求较高，所以企业需要投入的时间、资金等比较庞大化，而借助虚拟试验技术，在仿真过程中，可以对零部件的形状进行模拟【2】，随即结合模拟的汽车模型，为安装调整提供便捷。如果车辆性能与预期效果差距较大，车辆设计调整非常有必要，使企业设计成本和时间得到有效控制。同时虚拟模型是原有的零部件的“替代品”，将汽车整体的稳定性能发挥出来。在实际生产过程中，虚拟试验技术仿真的应用，大大提高了各国企业对于虚拟试验环境发展技术水平的重视程度，而且在车辆模型的设计过程中得到了充分体现。

（五）车辆碰撞与安全分析

针对于车辆的碰撞与安全性测试，不仅具有一定的危险性质，而且成本也并不低廉，所以计算机对其仿真具有较高的应用优势，然后在将车辆的实车测试落实下去。现阶段，CAE仿真软件的成熟度较高，可以准确分析车辆碰撞和安全性，比如悬架的系统模型等应用，可以有效分析车辆受力路径、机械变形等。但是在VPC 技术中，对于车辆翻转碰撞进行虚拟再现也具有极大的帮助。在实际上，车辆翻转碰撞事故次数比较少，但是针对于事故发生过程，其致命性特点凸显，所以在车辆工程中，研究虚拟试验技术是非常重要的。根据相关数据资料了解到，VPG虚拟试验技术，在汽车高速公路上行驶时，可以实时化模拟出被撞击连续翻转过程，且具有较强的真实感。与一辆汽车倾翻事故概率相比，多辆车辆发生撞击而致的倾翻事故概率更高一些，所以在车辆碰撞与安全分析中，应对车辆模型、车辆防碰撞性等进行深入研究，进一步优化虚拟试验技术的使用功能。

三、结束语

综上所述，在车辆工程中，虚拟试验技术的应用势在必行，不仅可以发挥出模拟的真实性与实时性优势，而且还可以直观形象地将车辆运行情况展示出来。但是该项技术的成熟度并不高，对于科研人员的深入研究提出了清晰且明确的要求，进一步完善和优化虚拟试验技术，从而实现在车辆工程中的高效化应用。

参考文献：

[1]孙建楠， 杨金玲， 公维磊，等. 浅谈虚拟实验室技术在理化检验课程中的应用[J]. 西北医学教育， 2019， 027（002）：290-293.

[2]马超， 杨坤， 金士伟，等. 基于虚拟仿真开发平台的PHEV动态协调控制研究[J]. 重庆交通大学学报：自然科学版， 2020， 39（11）：10.

[3]江东.虚拟试验技术及其在车辆工程中的应用[J]. 现代制造技术与装备. 2016（09）.

[4]段建国，徐欣.虚拟试验技术及其应用现状综述[J]. 上海电气技术. 2015（03）.